作者:朱汉斌 来源:中国科学报 发布时间:2023/4/26 15:48:46
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科研人员揭示“雪线精灵”绢蝶的演化历史

 

绢蝶是一种生活在高海拔山区的蝴蝶,以其翅膀形状酷似半透明的薄绢而得名。为了厘清绢蝶属物种的系统进化历史,中山大学生命科学学院教授张鹏与华南农业大学副教授王厚帅团队在国家自然科学基金面上项目的资助下,研究揭示了绢蝶的演化历史。相关研究近日发表于Systematic Entomology

小红珠绢蝶。张鹏摄

绢蝶隶属于凤蝶科、绢蝶亚科、绢蝶属,广泛分布于欧亚大陆及北美洲,有55种。绢蝶属内的大部分物种能够适应寒冷和高海拔的山地环境,有些物种活动的最高极限可达海拔6000米。因此,它们被誉为“雪线上飞舞的精灵”,是研究昆虫高海拔适应的良好模型。

研究团队通过长期系统的野外考察与馆藏标本交换,收集了大量珍贵的绢蝶属样品,覆盖了绢蝶属目前已知的75%的物种。团队利用张鹏最新开发的扩增子杂交捕获技术,克服了蝴蝶干标本DNA降解严重的技术难题,测定了绢蝶物种的144个核基因编码序列和全长线粒体基因组序列,利用系统发育基因组学研究手段可靠解析了绢蝶属物种间的系统发育关系,确定了绢蝶8个亚属间的系统位置,发现分布于蒙古地区的Sachaia亚属是绢蝶中最早分化出来的类群。

该研究发现,绢蝶的祖先在约1320万年前起源于青藏高原与蒙古高原的联合区域,属于中等海拔地区 (2000~4000 m),以罂粟科植物为食,绝大部分绢蝶属物种的分化发生在青藏高原地区,说明青藏高原不但是绢蝶物种的起源地,也是其“进化的摇篮”。结合古气候变化情况,研究团队推测是中新世中期的全球变暖期(发生在1700万年前至1500万年前之间,比今天的平均温度高出4到5摄氏度)促使喜冷的绢蝶祖先迁移至蒙古高原和青藏高原地区,冷凉的蒙古高原和高海拔的青藏高原在气候变暖时期为绢蝶祖先提供了冷气候避难所,随后的中新世中期全球变冷事件(开始于约1390万年前)为适应寒冷的绢蝶向外扩散及多样化提供了气候机会。

值得一提的是,基因分析结果表明,绢蝶亚属(Parnassius)作为绢蝶属内物种最多的亚属,其物种多样性产生的关键在于其植物寄主从罂粟科向景天科的转变。对新寄主植物的适应促进了绢蝶亚属物种多样性的爆发,符合经典的“escape and radiate”进化假说。

该工作为绢蝶的分类学研究提供了大量有价值的核基因和线粒体基因组数据,为绢蝶的进化和生态学研究提供了一个可靠的系统发育框架,也为我们了解高山蝶类的起源、海拔适应和寄主植物演化以及多样性形成过程提供了新视角。

相关论文信息:http://doi.org/10.1111/syen.12591

 
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